-
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Führung und Lagerung eines Sensorstabes in einer Tiefenbohrung einer Kolbenstange eines Hydraulikzylinders gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
-
In der Mobilhydraulik sind Hydraulikzylinder bekannt, die zum Antrieb einer Vielzahl von mobilen Arbeitsmaschinen verwendet werden. Bei diesen werden unterschiedliche Kompaktsensoren als Positions- und Längenmesssystem eingesetzt, die in den Hydraulikzylinder eingebaut sind und eine berührungslose Messung des zurückgelegten Kolbenweges ermöglichen. Dazu sind die Kolbenstangen mit einer Tiefenbohrung versehen, in die ein Sensorstab koaxial eintaucht, der mit einem Sensorkopf in der kolbenseitigen Bodenplatte des Hydraulikzylinders eingebaut ist. Eine solche Vorrichtung ist beispielsweise aus der
GB 2 021 770 A des Erfinders Davidson, welche am 5. Dezember 1979 veröffentlicht wurde, bekannt. Als Messsysteme für die Positionsmessung des Kolbens im Hydraulikzylinder sind im Stand der Technik die Verwendung von Mikrowellen, induktive, kapazitive oder magnetostriktive Verfahren geläufig.
-
Allen diesen Positions- und Längenmesssystemen gemein ist, dass die Kolbenstange berührungsfrei über die Länge des Sensorstabes in der Tiefenbohrung der Kolbenstange fährt und das System somit verschleißfrei arbeitet. Dies gilt wegen seiner Lagerung zumindest für Sensorstäbe bis zu einer bestimmten Länge.
-
Bedingt durch den Einbau des Sensorkopfes in die kolbenseitige Bodenplatte des Hydraulikzylinders wird der Sensorstab an dieser Stelle durch eine Einspannung gehalten und weist daher die Belastungscharakteristik eines Kragträgers auf. Dementsprechend erfährt der Sensorstab, aufgrund der Belastung durch sein Eigengewicht, eine Biegung, deren größter Wert am Ende des Sensorstabes auftritt. Bei Hydraulikzylindern mit großen Hublängen muss für eine derartige Wegmessung auch die Länge des Sensorstabes zunehmen. Dies führt zu dem Problem, dass die Durchbiegung des Sensorstabes so groß wird, dass der Sensorstab die Wand der Tiefenbohrung in der Zylinderstange berührt und an dieser reibt. Aufgrund dieser Reibung tritt ein ungewünschter Verschleiß des Sensorstabes und der Kolbenstange auf.
-
Zur Verhinderung dieses Effektes der Durchbiegung unter dem Eigengewicht könnte der Durchmesser des Sensorstabes vergrößert werden um so ein größeres Widerstandsmoment zu erreichen, welches die Durchbiegung verringert. Hinsichtlich der von solchen Hydraulikzylindern aufzubringenden großen Kräfte ist eine Erhöhung des Durchmessers des Sensorstabes jedoch nicht zweckmäßig, da hierdurch zwar dessen Widerstandsmoment gesteigert würde und die Biegung dementsprechend geringer ausfiele, allerdings würde so auch die Fläche der Kolbenstange verringert und damit ihre Festigkeit verringert werden. Die Kolbenstange könnte dann die auftretenden Druckbelastungen nicht mehr ertragen und sich unter der Last ungewünscht verformen. Daneben ist eine größere Dimensionierung der Kolbenstange nicht gewünscht, weil damit auch eine größere Dimensionierung des gesamten Hydraulikzylinders einherginge, um die für den Hydraulikzylinder erforderlichen Kräfte aufzubringen und ein größerer Hydraulikzylinder ein höheres Gewicht besitzt, welches es bei derlei Hydraulikzylinder zu minimieren gilt.
-
Statt einer größeren Dimensionierung des Hydraulikzylinders wird dieses Problem gemäß dem Stand der Technik durch die Verwendung von zusätzlich angeordneten Lagerungen des Sensorstabes, bei Einhaltung der vorherigen Dimensionen, gelöst. Im einfachsten Anwendungsfall wird die Sensorstange mit einem Gleitlager an ihrem in der Tiefenbohrung befindlichen distalen Ende versehen. Dafür weist der Sensorstab im Bereich seines in die Tiefenbohrung reichenden Endes eine Gleitbuchse auf, die diesen gegen die Innenwand der Tiefenbohrung abstützt. Mit dieser zusätzlich zur Einspannung in die kolbenseitige Bodenplatte des Hydraulikzylinders hinzukommenden zweiten Lagerstelle erhält der Sensorstab eine verbesserte Biegecharakteristik die bewirkt, dass der Wert der Durchbiegung des Sensorstabes bei gleicher Dimensionierung vermindert wird.
-
Allerdings darf der Durchfluss des Hydraulikfluids in dem Bereich dieser Gleitbuchse nicht gestört werden, denn in diesem Bereich muss das Hydraulikfluid während der Hubbewegung des Hydraulikkolbens von einer Seite der Gleitbuchse auf deren andere Seite ungehindert fließen können. Andernfalls würden von dem nicht verdrängten Hydraulikfluid extrem hohe Kräfte auf die Gleitbuchse und den Sensorstab wirken, die diese zerstören könnten oder aufgrund von zu hohen Strömungsgeschwindigkeiten des Hydraulikfluids könnte es zu erheblichen Beschädigungen des Hydraulikzylinders in diesem Bereich kommen. Die Gleitbuchse darf daher nicht so ausgeführt werden, dass sie den gesamten Umströmungsraum der Tiefenbohrung verschließt und es muss an dieser Stelle ein Durchgang verbleiben, der eine ausreichende Öffnung für den Durchfluss des Hydraulikfluids gewährt.
-
Bei einer Weiterbildung der Optimierung der Lagerung des Sensorstabes wird zusätzlich zu dem vorgenannten Gleitlager am Sensorstabende noch eine weitere Gleitlagerstelle in das System eingebracht. Dazu weist die Kolbenstange im Bereich des Hydraulikkolbens eine Gleitbuchse auf, deren radiale Innenwand auf der Außenwand des Sensorstabes gleitet und diese so abstützt, wobei ihre axiale Lage relativ zum Sensorstab immer der des Hydraulikkolbens entspricht. Diese Ausführung der Lagerung des Sensorstabes in dem Hydraulikzylinder bewirkt eine zusätzliche Verringerung der Durchbiegung des Sensorstabes, so dass auch bei weiter zunehmenden Hublängen des Hydraulikzylinders, d. h. bei sehr langen Hydraulikzylindern, keine störenden Verformungen durch die Biegebelastung des Sensorstabes auftreten. Die maximale Lagerwirkung dieses Systems besteht, wenn sich der Hydraulikkolben in der Mitte der Länge des Sensorstabes befindet, da in diesem Zustand die Durchbiegungen im Sensorstab am geringsten sind.
-
Bei dieser Ausführung sind wiederum auch die vorgenannten Bedingungen hinsichtlich der ungehinderten Strömung des Hydraulikfluids im Bereich der Gleitlagerstellen an beiden Gleitlagerstellen zu berücksichtigen. Die Gleitbuchse am Sensorstabende wird hierbei wie oben beschrieben ausgeführt. Die im Hydraulikkolben befindliche Gleitbuchse wird daher auch so ausgeführt, dass zwischen ihrer innenliegenden Gleitfläche und der Außenwand des Sensorstabes gleichfalls ein ausreichender Durchgang für den Durchfluss des Hydraulikfluids an dieser Stelle besteht, da andernfalls die vorgenannten Probleme auch bei dieser Lagerstelle auftreten würden.
-
Eine derartige Lagerung mittels Einspannung und zweier zusätzlicher Gleitlager lehrt die
DE 103 93 860 T5 des Erfinders Brown. Daneben gibt sie auch eine Lösung an, die ausreichende Durchströmung des Hydraulikfluids über Durchlässe in den (Führungen) Gleitlagerstellen sicher zu stellen, die sich mittig innerhalb der Ringfläche dieser Gleitlagerstellen befinden. Diese Lösung ist jedoch nur dann möglich, wenn die Ringflächen der Gleitlagerstellen eine bestimmte Größe aufweisen. Dazu muss die Tiefenbohrung der Kolbenstange einen entsprechend großen Durchmesser haben, wodurch die Kolbenstange wiederum über eine kleinere Ringfläche verfügt und nur eine geringere Belastung ertragen kann. Bei alternativer Ausführung der Gleitlagerstellen, als relativ dünnwandige Gleitbuchsen, wäre die vorhandene Ringfläche der Gleitbuchsen jedoch wiederum viel zu gering, um die notwendig Durchströmung des Hydraulikfluids zu ermöglichen und würde schnell verschleißen, womit die Lebensdauer des Messsystems gering wäre.
-
Neben der Problematik der ungehinderten Durchströmung des Hydraulikfluids durch die Gleitlagerstelle besteht bei dieser Ausführung das Problem, dass bei der Anordnung von Innengleiter zu Außengleiter eine Demontage des Sensorstabes nur dann erfolgen kann, wenn vorher der Außengleiter aus dem Hydraulikkolben demontiert wird. Dies ist erforderlich, da bei dieser Lagerung, geometrisch bedingt der Außendurchmesser des Innengleiters größer ist als der Innendurchmesser des Außengleiters, womit der Innengleiter nicht durch den Außengleiter bewegt werden kann. Es ist bei den Ausführungen nach dem Stand der Technik also zunächst einmal erforderlich, den Außengleiter aus dem Hydraulikkolben zu entnehmen. Dazu muss die komplette kolbenseitige Bodenplatte des Hydraulikzylinders demontiert werden, was einen zusätzlichen Montageaufwand erfordert und den Ausbau des Sensorstabe aufwändig macht.
-
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zur Führung und Lagerung eines Sensorstabes in der Tiefenbohrung der Kolbenstange eines Hydraulikzylinders zu schaffen, welche die Kollision zwischen Sensorstab und der Wand der Tiefenbohrung verhindert und dabei einerseits eine einfache Entnahme des Sensorstabes aus der Tiefenbohrung, ohne den im Hydraulikkolben angeordneten Außengleiter zu entfernen, erlaubt und andererseits die ungehinderte Umströmung der Gleitlagerstellen ermöglicht.
-
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 enthaltenen Merkmale gelöst, wobei zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung durch die in den Unteransprüchen enthaltenen Merkmale gekennzeichnet sind.
-
Nach Maßgabe der Erfindung erfolgt die Führung und Lagerung eines Sensorstabes in einer Tiefenbohrung einer Kolbenstange eines Hydraulikzylinders derart, dass für das Einbringen der Lagerelemente in die Tiefenbohrung diese als Steckdurchführung mit einem ersten Einsteckelement als Außengleiter und einem zweiten Durchsteckelement als Innengleiter ausgeführt werden, wobei das Einsteckelement mindestens einen Nutabschnitt auf dem Außengleiter und das Durchsteckelement mindestens einen Stegabschnitt auf dem Innengleiter umfasst. Dazu weist der Innengleiter mindestens einen axial verlaufenden durchgehenden Steg auf, dessen Außenmantelfläche bei Rotation um die Längsachse des Innengleiters eine Kreisbahn beschreibt, deren Durchmesser dem Außendurchmesser entspricht, und der Außengleiter mindestens eine axial verlaufende durchgehende Nut aufweist, deren Nutbodenfläche bei Rotation um die Längsachse des Außengleiters eine Kreisbahn beschreibt, deren Durchmesser ebenfalls dem Außendurchmesser entspricht, so dass bei übereinstimmender Positionierung von Nut und Steg, der Innengleiter durch den Außengleiter durchsteckbar ist.
-
Die Erfindung ermöglicht, dass der Innengleiter durch den Außengleiter hindurch geschoben werden kann und dennoch sichergestellt ist, dass die radialen Außenflächen seiner Nuten an der Innenwand der Tiefbohrung der Kolbenstange anliegen, während die Innenringfläche des oder der Stegabschnitte des Außengleiters an dem Sensorstab anliegen, womit der Sensorstab zuverlässig über zwei Gleitlagerstellen in der Tiefenbohrung der Kolbenstange gelagert ist. Dadurch wird der Ein- und Ausbau des Sensorstabes erheblich vereinfacht und die Montagezeiten stark reduziert.
-
In besonders vorteilhafter Weise ist die erfindungsgemäße Lagerung derart ausgeführt, dass die mindestens eine Nut in dem Innengleiter und in dem Außengleiter einen Strömungskanal für das Hydraulikfluid in der Tiefenbohrung bildet. Hierdurch wird die ausreichende Durchströmung des Hydraulikfluids durch die Nuten in den Gleitlagerstellen sichergestellt. Wobei die Nuten einen Durchströmungskanal mit einer Größe bilden, der einen störungsfreien Fluss des Hydraulikfluids in dem gesamten Bereich der Tiefenbohrung ermöglicht und gleichzeitige eine ausreichend stabile Lagerung des Sensorstabes gewährt ohne die Größe der Gleitelemente zu erhöhen.
-
In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung weisen die beiden Gleitelemente Außengleiter und Innengleiter eine Mehrzahl von zueinander korrespondierenden Nuten und Stege auf. Dadurch werden die Lasten des zu lagernden Sensorstabes auf mehrere Flächen verteilt, wodurch die verschleißbedingte Abnutzung der Flächen verringert wird und so die Standzeit der Gleitelemente deutliche erhöht wird, was eine größeren Zuverlässigkeit des gesamten Hydraulikzylinders bedeutet.
-
Eine weitere vorteilhafte Ausbildung der Erfindung sieht vor, die Mehrzahl der zueinander korrespondierenden Nuten und Stege gleichmäßig über den Umfang der Gleitelemente zu verteilen. Dies ist bei dem räumlichen Belastungssystem sehr vorteilhaft, da die auftretenden Kräfte in unterschiedliche räumliche Bereiche wirken können und mittels einer Mehrzahl von gleichmäßig verteilten Nuten und Stege den Lastbedingungen wirkungsvoll entsprochen werden kann, da durch diese Ausbildung die Lasten in alle wirkende Richtungen aufgenommen werden können. Damit liefert das System die Grundlage für eine sichere Lagerung des Sensorstabes bei Lastangriff in unterschiedliche Richtungen und bewirkt so die für einen zuverlässigen Betrieb des Wegmesssystems erforderliche Sicherheit.
-
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Breite des Steges in dessen axialer Richtung an mindestens einem stirnseitigen Ende abnimmt und/oder die Breite der Nut in deren axialer Richtung an mindestens einem stirnseitigen Ende zunimmt. Hierdurch werden die stirnseitigen Enden mit Fasen zueinander ausgebildet, die bei einer axialen Verschiebung des Gleitelements Innengleiter, in Richtung des Gleitelements Außengleiter, die Nutflanken die Gleitelemente führen, so dass diese sich dadurch zueinander ausrichten können und das Gleitelement Innengleiter ohne Hemmung in das Gleitelement Außengleiter einführbar ist.
-
Die Ausführung der vorgenannten Formanpassung wird in vorteilhafter weise dadurch weitergebildet, dass die Höhe der Nut in axialer Richtung an mindestens einem stirnseitigen Ende linear zunimmt und/oder die Höhe des Steges in dessen axialer Richtung an mindestens einem stirnseitigen Ende abnimmt. Hierdurch ist es möglich, eine bei der Montage der Elemente auftretende axiale Abweichungen zwischen dem Sensorstab und der Tiefenbohrung über den formangepassten Verlauf der Konturen auszugleichen.
-
In vorteilhafter Weise wird die die zum stirnseitigen Ende hin verlaufende Querschnittsänderung des Steges und/oder der Nut linear ausgeführt. Hierdurch wird eine einfache Fertigung der beiden Elemente ermöglicht, bei der die entsprechenden Werkzeuge zur spanenden Fertigung keine komplizierten Einstellungen erfordern.
-
Alternativ birgt eine bogenförmige Ausführung, der zum stirnseitigen Ende hin verlaufende Querschnittsänderung des Steges und/oder der Nut, einen Vorteil hinsichtlich der Größe der Kraftübertragungsflächen. Die Bogenformen führen zu einer Punktberührung der jeweiligen Kontaktstellen, womit ermöglicht wird, die von dem einen Element auf das Andere eingeleiteten Kräfte optimal für die Richtungsanpassung zum Einfädeln zu verwenden.
-
Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist der auf dem Sensorstab angeordnete Innengleiter in axialer Richtung, radial drehbar gelagert mit dem Sensorstab verbunden. Dies ermöglicht, dass der bei der Montage oder Demontage manuell geführte Sensorstab nur noch translatorisch in die Richtung des Außengleiters bewegt werden muss und der Innengleiter durch die drehbare Lagerung die für Formanpassung des Innengleiters zu der Stellung des Außengleiters erforderliche Drehbewegung selbständig ausführen kann, ohne von dem Montagepersonal erst noch lange verdreht zu werden.
-
Andere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet bzw. werden nachstehend zusammen mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführung der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigen:
-
1 einen Hydraulikzylinder mit der erfindungsgemäßen Ausführung der Gleitlager eines Sensorstabes in einem axialen Längsschnitt,
-
2 eine perspektivische Darstellung des Endstückes eines Sensorstabes mit daran befestigtem Innengleiter und dahinter aufgestecktem Außengleiter gemäß eines Ausführungsbeispiels der Erfindung,
-
2a eine Ansicht auf die Stirnseite des erfindungsgemäßen Innengleiters nach 2,
-
3 die Anordnung aus 2 in einem Längsschnitt entlang der Mittelachse,
-
4 eine Ansicht auf die Stirnseite eines anderes Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Innengleiters,
-
4a eine Draufsicht auf die Längsseite des Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Innengleiters nach 4,
-
5 eine Ansicht auf die Stirnseite eines anderen Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Außengleiters,
-
5a einen Schnitt des erfindungsgemäßen Außengleiters nach 5.
-
Der in den 1 dargestellte Hydraulikzylinder (1) mit der erfindungsgemäßen Ausführung der Gleitlager in einem axialen Längsschnitt dient vorzugsweise zum Antrieb mobiler Arbeitsmaschinen wie beispielsweise Kolbenpumpen zur Förderung von Dickstoffen oder der Relativbewegung von Mastarmelementen bei Autobetonpumpen oder dergleichen. Der Hydraulikzylinder (1) weist ein Hydraulikzylinderrohr (2) auf, in dem ein Hydraulikkolben (3) angeordnet ist. Der Hydraulikkolben (3) weist an einer Stirnseite eine Kolbenstange (4) auf, die eine stangenseitige Bodenplatte (5) des Hydraulikzylinders (1) durchdringt und zum Antrieb eines zu bewegenden Maschinenteils, welches hier nicht dargestellt ist, dient. Auf der anderen Stirnseite des Hydraulikkolbens (3) weist der Hydraulikzylinder (1) eine weitere Bodenplatte, die kolbenseitige Bodenplatte (6) auf, die einen Sensorkopf (7) enthält, der einen Sensorstab (8) aufweist, welcher die kolbenseitige Bodenplatte (6) durchdringt und in den Hydraulikzylinder (1) reicht. Für die Aufnahme des Sensorstabes (8) ist die Kolbenstange (4), an ihrer kolbenseitigen Stirnseite (12), mit einer Tiefenbohrung (9) versehen. Um einen ungehinderten, berührungslosen Bewegungsablauf zwischen dem Sensorstab (8) und der Kolbenstange (4) zu erreichen, ist der Innendurchmesse (Di) der Tiefenbohrung (9) größer als der Außendurchmesser (DA) des Sensorstabes (8). An seinem distalen Ende weist der Sensorstab (8) ein Gleitlagerelement in Form einer Gleitlagerbuchse auf, die sich mit ihrer Außenfläche, der sogenannten Außenmantelfläche (11a) an der Innenwand (10) der Tiefenbohrung (9) abstützt, einen sogenannten Innengleiter (11), dessen Außendurchmesser (D2) dem Innendurchmesser (Di) der Tiefenbohrung (9) entspricht.
-
Die Kolbenstange (4) weist an ihrer kolbenseitigen Stirnseite (12) ein weiteres Gleitlagerelement in Form einer Gleitlagerbuchse auf, welches mit seiner Innenfläche den in die Tiefenbohrung (9) reichenden Sensorstab (8) auf seinem Außenumfang abstützt, einen sogenannten Außengleiter (13). Dafür entspricht der Innendurchmesser (D1) des Außengleiters (13) dem Außendurchmesser (DA) des Sensorstabes (8). Mit seiner radialen Außenfläche (13b) liegt der Außengleiter (13) in einer in die stirnseitige Fläche am kolbenseitigen Ende der Kolbenstange (4) eingearbeiteten Senkung (14), in die gleichfalls ein ringförmiger Magnetsensor (15) eingelassen ist. Der zuverlässige Sitz von Außengleiter (13) und Magnetsensor (15) in der Senkung (14) wird durch eine darin montierte Sperrscheibe (16) gewährleistet.
-
Der Sensorstab (8) wird von dem Sensorkopf (7) gehalten, welcher in die kolbenseitige Bodenplatte (6) eingebaut ist und hier mittels eines Befestigungselementes, den sogenannten Deckel (17) gehalten wird, durch den das Signalkabel (18) des Sensorkopfes (7) geleitet wird.
-
Die Tiefenbohrung (9) in der Kolbenstange (4) ermöglicht es, dass sich die Einheit aus Hydraulikkolben (3) und Kolbenstange (4) bei jeder Hubbewegung koaxial entlang des Sensorstabes (8) bewegt, der dabei laufend die Position des Magnetsensors (15) detektiert und über den Sensorkopf (7) ein entsprechendes Signal an eine nicht dargestellte Auswerteinrichtung leitet.
-
2 ist eine perspektivische Darstellung eines aus dem System Kolbenstange (4) und Hydraulikkolben (3) geschnittenen Endstückes eines Sensorstabes (8) mit daran befestigtem Innengleiter (11) und dahinter auf den Sensorstab (8) befindlichem Außengleiter (13) gemäß eines möglichen Ausführungsbeispiels der Erfindung. Wie darin abgebildet, weist der Innengleiter (11) im Bereich seines Außenumfangs eine Anzahl von Nuten (19) auf, die parallel zueinander in axialer Richtung verlaufen. Mit Ihren beidseitigen Flanken, den sogenannten Nutflanken (20), bilden je zwei Nuten (19) einen Steg (21). Dargestellt ist eine Ausführung mit sechs Nutflanken, so dass sich in diesem Ausführungsbeispiel auf dem Innengleiter (11) drei Nuten (19) und drei Stege (21) in axial verlaufender Richtung befinden, die gleichmäßig über seinen Umfang verteilt angeordnet sind.
-
Der als Ringelement ausgeführte Außengleiter (13), weist im Bereich seiner Innenringfläche ebenfalls drei Nuten (19) und drei Stege (21) auf, die in axialer Richtung verlaufen und ebenfalls gleichmäßig über seinen Umfang verteilt angeordnet sind. Die Geometrie der Nuten (19) und der Stege (21) von Innengleiter (11) und Außengleiter (13) ist so ausgeführt, dass der Innengleiter (11) bei einer Lageübereinstimmung von Nuten (19) und Stege (21) beider Elemente (11, 13) durch den Außengleiter (13) dringen kann und so der Sensorstab (8) ohne Demontage des Außengleiters (13) aus dem Hydraulikzylinder (1) entnommen oder eingeführt werden kann.
-
Die in 2a dargestellte Ansicht auf die Stirnseite des erfindungsgemäßen Innengleiters (11) mit, in gestrichelter Linie angedeuteten, ihn umgebenden Außengleiter (13), die sich in der vorgenannten Lageübereinstimmung zueinander befinden, veranschaulicht die Querschnittform der Nuten (19) und Stege (21). Die beidseitigen Nutflanken (20) jeder Nut (19) reichen in ihrer radialen Tiefe bis auf einen Wert, der dem Außendurchmesser (DA) des Sensorstabes (8) entspricht. Die Böden jeder Nut (19) des Innengleiters (11) sind bogenförmig konvex ausgebildet und stellen gleichmäßig verteilte Kreissegmente auf einer Kreisbahn dar, die dem Kreisaußendurchmesser (DA) des Sensorstabes (8) entspricht.
-
Die Stege (21) des Innengleiters (11) weisen auf ihrer radialen Außenmantelfläche (11a), entsprechend des Außendurchmessers (D2) des Innengleiters (11), eine bogenförmige konkave Außenkontur auf und bilden gleichfalls Kreissegmente auf einer Kreisbahn, die dem Innendurchmesser (Di) der Tiefenbohrung (9) entspricht. Mit diesen Außenmantelflächen (11a) stützt sich der Innengleiter (11) an der Innenwandfläche der Tiefenbohrung (9) ab und lagert so das distale Ende des Sensorstabes (8) in der Tiefenbohrung (9). Gleichzeitig bilden die Nuten (19) der beiden Gleitelemente Innen- und Außengleiter (11, 13) dabei Strömungskanäle in einer Größe aus, die einen druckarmen und turbulenzfreien Fluss des Hydraulikfluids in der Tiefenbohrung (9) ermöglichen.
-
Wie in dieser Stirnansicht gut zu erkennen ist, ist der hier mit gestrichelter Linie dargestellte Außengleiter (13) mit Nuten (19) und Stegen (21) versehen, die korrespondierend zu den Nuten (19) und Stegen (21) des Innengleiters (11) ausgebildet sind. Dabei reichen die Stege (21) des Außengleiters (13) in radialer Richtung soweit, bis diese mit ihren bogenförmigen Innenflächen den Außenmantel des Sensorstabes (8) abstützen. Wohingegen die Nuten (19) tief genug ausgebildet sind, dass die Stege (21) des Innengleiters (11) diese ohne Wiederstand durchdringen können. Dementsprechend sind auch die Nuten (19) des Innengleiters (11) tief genug ausgebildet, damit wiederum die Stege (21) des Außengleiters (13) diese ohne Wiederstand durchdringen können und somit der Sensorstab (8) gemeinsam mit dem Innengleiter (11) durch den Außengleiter (13) aus dem Hydraulikzylinder (1) entnommen oder eingeführt werden können, ohne die kolbenseitige Bodenplatte (6) des Hydraulikzylinders (1) demontieren zu müssen.
-
3 zeigt wiederum einen Längsschnitt eines in die Tiefenbohrung (9) reichenden Sensorstabes (8). Zur Orientierung sind in dieser Abbildung einige anschließende Teile wie Hydraulikkolben (3), Kolbenstange (4), Tiefenbohrung (9), Magnetsensor (15) und die Senkung (14) in der kolbenseitigen Stirnseite (12) der Kolbenstange (4) gestrichelt dargestellt. In dieser Ausführungsform wird für die Verbindung des Innengleiters (11) mit dem Sensorstab (8) eine Schraube (22) als Befestigungsmittel verwendet, wobei allerdings auch sämtliche andere Verbindungsmöglichkeiten denkbar sind. Dafür weist der Innengleiter (11) eine zentrale in axialer Richtung verlaufende Durchgangsbohrung (23) auf, die eine Distanzbuchse (24) umfasst, um die Schraube (22) aufzunehmen. So wird bei dieser Ausführung die vorteilhafte Ausbildung erreicht, dass der Innengleiter (11) in seiner Längsachse relativ zum Sensorstab (8) radial drehbar mit dem Sensorstab (8) verbunden ist. Die aufgrund dieser Anordnung erreichte drehbare Lagerung (25) des Innengleiters (11) an den Sensorstab (8) begründet die Voraussetzung für ein formgesteuertes Ein- und Ausfädeln der korrespondierenden Nuten (19) und Stege (21) der Innen- (11) und Außengleiter (13) bei einem axialen Verschieben der Elemente zueinander.
-
4 zeigt eine Ansicht auf die Stirnseite eines anderen Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Innengleiters (11). Dieser Innengleiter (11) weist in seinem axialen Zentrum eine Durchgangsbohrung (23) auf und über seinen äußeren Umfang verteilt vier Stege (21) und vier Nuten (19), welche darauf gleichmäßig und symmetrisch verteilt angeordnet sind. Die Außenmantelflächen (11a) der Stege (21) des Innengleiters (11) sind radial bogenförmig konvex geformt und bilden die Abschnitte eines Kreises mit dem Außendurchmesser (D2), der in seiner Form von der hier nicht dargestellten Innenwand (10) der Tiefenbohrung (9) umfasst wird. Von den Außenmantelflächen (11a) verlaufen die Nutflanken (20) bei diesem Ausführungsbeispiel radial nicht senkrecht zum Mittelpunkt des Innengleiters (11), sondern sind parallel zueinander beabstandet und bilden damit die Nuten (19).
-
Die Böden der Nuten (19) sind ebenfalls radial bogenförmig konvex ausgebildet und die Abschnitte eines Kreises mit dem Außendurchmesser (D1), der dem hier nicht dargestellten Außendurchmesser (DA) des Sensorstabes (8) entspricht, an den der Innengleiter (11) angebunden ist.
-
4a enthält eine Draufsicht auf die Längsseite des Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Innengleiters nach 4. Darin ist anschaulich dargestellt, dass sich die Breite der Stege (21) des Innengleiters (11) an ihren stirnseitigen Enden konisch um einen Konuswinkel (a) verjüngen.
-
Um das Zusammenbringen der Teile, die einander durchdringen sollen weiter zu optimieren, sind die Stege (21) an ihren stirnseitigen Enden (26) erfindungsgemäß so ausgeführt, dass ihre Längsschnittprofile an den Enden der Stege (21) mit einem Neigungswinkel (b) zum Nutenboden verlaufen, wo sie in einer Fase (27) enden.
-
Bei Versuchen hat sich als positiv erwiesen, wenn der Konuswinkel (a) der Enden der Stege (21) gleich dem Anstiegswinkel der Nutflanken (20) des Außengleiters (13) ist, da bei dieser Paarung sehr gut zueinander fluchtende Schrägen erreicht werden. Daraus resultierend führt die Formanpassung der Nuten (19) an ihren stirnseitigen Enden (26) des Außengleiters (13) und der Stegenden (21) des Innengleiters (11) beim axialen Anschlagen nicht zu einem gegenseitigen Sperren oder Verkanten der beiden Gleitelemente (11, 13), sondern ermöglicht eine radiale Verschiebung des Innengleiters (11) um seine drehbare Lagerung (25). Beim Anschlagen des Innengleiters (11) an den Nutflanken (20) entsteht somit also vorteilhaft eine flächige Berührung, ohne dass dabei lokale mechanische Hemmstellen auftreten können. Dies ist besonders vorteilhaft, da ein Sperren oder Verkanten des Innengleiters (11) zu erheblichen mechanischen Belastungen an der Einfädelstelle führen kann, die einen entsprechend großen Verschleiß hervorrufen und den Einfädelvorgang wesentlich erschweren.
-
Es ist auch möglich, dass die Nutflanken (20) zu den stirnseitigen Enden des Innengleiters (11) mit anderen als einen linearen Verlauf ausgeführt werden. Sie können beispielsweise auch einen bogenförmigen Verlauf aufweisen, so dass die Stege (21) mit einem kreisförmigen, elliptischen oder oval verlaufenden Endbereich ausgeformt sind.
-
Wesentlich ist bei der Formgebend auch, dass aufgrund der ausgebildeten bogen- oder rampenförmige Profilkonturen ebenfalls eine Verbesserung der Strömungsverhältnisse des Hydraulikfluids durch die Nuten (19) der Gleitelemente (11, 13) erreicht wird.
-
In 5 ist eine Ansicht auf die Stirnseite eines anderen Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Außengleiters (13) dargestellt. Der Außengleiter (13) ist als Ringelement ausgeführt um mit seinen Innenringflächen (13a) den hier nicht dargestellten Sensorstab (8) umfänglich zu umfassen und ihn zu stützen, wofür er über seinen inneren Umfang gleichmäßig verteilt vier Stege (21) und vier Nuten (19) aufweist. Die Innenringflächen (13a) der Stege (21) des Außengleiters (13) sind radial bogenförmig konkav zum Mittelpunkt des Außengleiters (13) ausgeformt und bilden die Abschnitte eines Kreises mit dem Innendurchmesser (D1). Wie zuvor bereits bei dem Innengleiter (11) beschrieben, verlaufen die Nutflanken (20) auch bei dem Außengleiter (13) nicht radial senkrecht zu dessen Mittelpunkt, sondern sind parallel zueinander beabstandet und bilden in dem Bereich ihres Abstandes die zum Mittelpunkt offenen Nuten (19). Die Nutbodenflächen (19a) sind ebenfalls radial bogenförmig konkav ausgeformt und bilden die Abschnitte eines Kreises mit einem Durchmesser, der dem Außendurchmesser (D2) des Innengleiters (11) entspricht.
-
Der 5a ist ein Schnitt des erfindungsgemäßen Außengleiters (13) nach 5 zu entnehmen. Darin ist gut zu erkennen, dass sich die Breite der Stege (21) des Außengleiters (13) an ihren stirnseitigen Enden konisch verjüngen. Angepasst zur Ausführung des Innengleiters (11) sind auch bei diesem der Konuswinkel (a) der Enden der Stege (21) gleich dem Konuswinkel (a) der Nutflanken (20) des Innengleiters (11), wodurch die Schrägen der beiden Gleitelemente (11, 13) optimal zueinander fluchten.
-
Wie bereits zur 4a erwähnt, sind auch bei dem Außengleiter (13) die Stege (21) an ihren stirnseitigen Enden (26) erfindungsgemäß so ausgeführt, dass ihre Längsschnittprofile an den Enden der Stege (21) mit einem Neigungswinkel (b) zum Nutenboden verlaufen, wo sie in einer Fase (27) enden. Mit dieser Ausführung wird das Zusammenbringen der Teile, die einander durchdringen sollen zusätzlich optimiert.
-
Auch bei der Ausbildung der Außengleiter (13) ist es vorteilhaft, die Nutflanken (20) zu den stirnseitigen Enden des Außengleiters (13) mit anderen als einen linearen Verlauf auszuführen, um gleichfalls mit diesen Profilkonturen eine Verbesserung der Strömungsverhältnisse des Hydraulikfluids durch die Nuten (19) der Gleitelemente (11, 13) zu erreichen.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Hydraulikzylinder
- 2
- Hydraulikzylinderrohr
- 3
- Hydraulikkolben
- 4
- Kolbenstange
- 5
- stangenseitige Bodenplatte
- 6
- kolbenseitige Bodenplatte
- 7
- Sensorkopf
- 8
- Sensorstab
- 8a
- Außenmantelwand des Sensorstabes
- DA
- Außendurchmesser des Sensorstabes
- 9
- Tiefenbohrung
- Di
- Innendurchmesser der Tiefenbohrung
- 10
- Innenwand der Tiefenbohrung
- 11
- Innengleiter
- 11a
- Außenmantelfläche Innengleiter
- D2
- Außendurchmesser des Innengleiters
- 12
- kolbenseitige Stirnseite
- 13
- Außengleiter
- 13a
- Innenringfläche des Außengleiters
- 13b
- radiale Außenfläche des Außengleiters
- D1
- Innendurchmesser des Außengleiters
- 14
- Senkung
- 15
- Magnetsensor
- 16
- Sperrscheibe
- 17
- Deckel
- 18
- Signalkabel
- 19
- Nuten
- 19a
- Nutbodenflächen
- 20
- Nutflanken
- 21
- Stege
- 22
- Schraube
- 23
- Durchgangsbohrung
- 24
- Distanzbuchse
- 25
- drehbare Lagerung
- a
- Konuswinkel
- 26
- stirnseitige Enden
- b
- Neigungswinkel
- 27
- Fase
